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基于 Hyperworks的发动机油底壳优化设计
康元春
(湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰42002)
摘要:油底売是发动机表面辐射噪声的主要来源之一。利用 Hyper Works软件,对发动机油底売进行两种方式的优化,并比较其结
果。通过对油底壳优化,提高了它的固有频率,减少其振动,从而避开了其与发动机之间的共振,为低噪声发动机的设计打下了基础。
关键词:发动机;油底売;优化设计
Optimum Design of Engine Oil Pan Based on Hyper Work
KANG Yuanchun
Abstract: (/ (Hubei University of Automotive Technology, Shiyan Hubei 442002. China
Abstract Oil pan is a major source of radiated noise from engine surface. In this paper, two optimization and results comparison of en
gine oil pan was performed by means of Hyper Works. Frequency of oil pan was improved and its vibration was reduced by op imization. So the
resonance between oil pan and engine was avoided. This laid the foundation for the design of low-noise engine
Keywords: Engine; Oil pan; Optimum design
发动机中的壳体零件由于其质量轻,刚度小,如果来自发
采用PRO/E建立油底壳几何模型,并严格按照实物的尺
动机机体的振动激发这些売体零件与发动机产生共振,就会成寸进行设计。利用 Hyper Works与PO/E之间的接口,将建立
为汽油机噪声的主要来源。
的油底売几何模型导入 Hyper Mesl中。由于造成油底壳振动的
研究表明,油底壳作为发动机表面辐射噪声的主要来源,其主要是油底売的外壳,因此,对产生振动较小的一些螺栓孔可
辐射噪声占发动机噪声的15%-2%。因此若能避开油底売与以进行简化。在 Hypermesh中抽取油底壳中面,并进行几何清
发动机共振,对降低油底壳甚至整个发动机的噪声是非常有利的。理
油底壳实际工作过程中,法兰和机体下表面通过螺栓连接
模态分析
在一起。因此对油底壳法兰部分完全约束。有限元精度主要取
1建立有限元模型
决于两个因素:单元尺寸h;插值多项式的最高阶次P。如果
在尺寸为ん的单元内,有限元解采用插值多项式的最高阶次为
P,那么x()位移解误差为0(hP+1)。因此划分网格时
选择合理的单元尺寸非常重要。本次计算中整个有限元网格单
元数为7595,节点数为7585个。得到有限元模型如图1所
1.2模态分析结果
对油底壳法兰部分完全约束,采用[ antos算法进行了有
图1油底壳有限元模型
限元模态分析,得到油底壳前10阶固有频率如表1所示,振
型如图2所示。
表1油底壳优化前后的比较
阶数
4
6
10
优化前1.07x10-1.32x10)1.53x1021.58x1021.67x1031.98x1022.20×1032.33x1032.63×1032.86xJ032
频率/Hz拓扑优化1.66×10321.70x10-1.71×1031.86×10)21.91x1032.09x1022.37x102.60×1022.65x1032.86x103
形貌优化1.28×1021.98x1022.19×1022.43x1032.55x1023.26x1033.70x10323.99×1024.34×1024.62x10
变化/%拍扑优化
1.8
14
5.5
0.8
形貌优化
70
2010.02 Automobile Parts
O55
研究与开发
1阶
(b)2阶
(n6阶
(h)8阶
()9阶
(f)10阶
图2油底壳前10阶模态振型图
通过油底壳的模态分析,可以发现,油底壳的模态主要集
r为冲程(对于二冲程r=2,对于四冲程ァ=4);
中在底板和两侧板上,这三处是较容易被激起共振的区域。
i为缸数(6);
振频率取决于发动机的怠速运转及气缸数,计算公式为
此发动机是L型六缸四冲程水冷汽油机,发动机的怠速
n为发动机转速。
因为对于该发动机,通常怠速转速n=850r/min,i=6,r=
F,=2in/60T
4,所以怠速激振频率为42.5Hz。在汽车以正常车速行驶时,
其中:F1为燃烧激振频率;
相应的发动机爆发频率可达100Hz左右。因此,油底売在一阶
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